元素週期表外還有穩定的元素嗎？

門捷列夫原子量對已知元素進行排列，並注意到隨著原子量的增加，化學性質會週期性地重複出現。我們現在知道，化學性質取決於價電子的數量。每向原子核新增一個質子，價電子就會增加一個，直到電子層被填滿。儘管他不瞭解質子，但門捷列夫確實注意到了他的元素週期表中的空白。他正確地將這些空白解釋為尚未發現的四種元素，甚至能夠預測它們的許多屬性。

隨著時間的推移，這些元素中的三種被發現了：鈧、鎵和鍺。但是仍然缺少一種元素，就在鉬和釕之間，我們發現它必具有43個質子的原子核。七十年來，化學家一直在尋找43號元素，但在自然界中無處可尋。但它最終被發現了，但不是在自然界中。

1937年，義大利物理學家Emilio Segrè得到了一些鉬箔，這些鉬箔曾是歐內斯特·勞倫斯新發明的迴旋加速器的一部分。箔在加速器中呈現放射性，Segrè 和他的Carlo Perrier能夠證明，一些鉬獲得了質子轉化為43號元素。他們以希臘語“藝術”一詞命名新元素為Technetium，中文名為鎝。它是一種銀灰色金屬，化學性質介於錳和釕之間，元素週期表中位於錳之下和釕之上。

那麼，當所有其他元素都可以在自然界中找到時，為什麼我們必須人工生產鎝呢？實際上鎝也可以在自然界中產生，它是在超新星爆炸中形成的。但鎝非常不穩定，以至於當地球從死星的碎屑中得到材料時，所有的鎝早已消失。

元素可能不穩定的想法的一個更常見的術語是放射性，我們傾向於將其與鈾和鈽等非常重的元素聯絡起來。但實際上元素週期表上的任何元素都可能不穩定。更準確地說，元素週期表上的每個元素都有不穩定的同位素。“同位素”是指具有不同中子數量的同一元素的不同版本。

例如，一個碳原子的原子核中有6個質子。

碳-12有6箇中子，它非常穩定。

而碳-14有8箇中子，它非常不穩定，它有一個多餘的中子在放出電子和中微子後轉變成質子，從而將其轉變為氮。

每種元素都有不穩定的同位素，有些元素只有不穩定的同位素，較大的原子序數往往會產生較少的穩定同位素和較短的半衰期。

具有超過118個質子的元素衰變得如此之快，以至於我們從未在實驗室中檢測。

事實上，穩定性取決於原子核中質子和中子之間的平衡。

你可能會認為，經過一個半世紀的核物理學思考，我們已經弄清楚了所有這些規則。

但實際上原子核的動力學是如此複雜，以至於需要複雜的計算機建模才能理解，然而許多謎團仍然存在。

原子核是極端力量處於微妙平衡的地方。一方面，我們有電磁力試圖將所有帶正電的質子分開，並且由於質子的距離很近，所以這種排斥力很大。另一方面，我們有更強大的核力將核子聚集在一起，它涉及在核子之間傳送虛誇克包——介子。但重要的是要知道強力是短程效應，如果原子核變得太大，強力就無法將其保持在一起，各種型別的核衰變就不可避免。

強力雖然很強大，但在真正起作用的短短距離內，力量卻沒有太大的變化。然而，兩個電荷越接近，電磁力就會越強。這意味著如果質子靠得太近，電磁力可以壓倒強力，這是破壞原子核穩定性的另一種方式。這就是中子起作用的原因，它們有助於隔開質子，從而使強力強於電磁力。

對於較小的原子核（原子序數最多為 20），質子和中子的均勻分佈通常是最穩定的。但對於較重的元素，需要越來越多的中子來提供緩衝，達到1。5或更高的中子與質子比。但這只是穩定性理論的一部分，它沒有解釋為什麼單箇中子的差異可能意味著穩定性的巨大差異，它也沒有解釋為什麼鎝沒有穩定同位素。

要理解這一點，我們必須超越將原子核表示為一團混亂的質子和中子的想法。我們必須將這些核子視為具有能級，就像電子一樣。高中化學課上講過的：如果一個電子殼層有八個電子，它就是穩定的。類似的，有一些可以完成核殼的幻數，中子是2、8、20、28、50、82、126，質子是 2、8、20、28、50、82、114。原子核越接近這些數字，它就越穩定。